图 MAN B&W L-MC系列柴油机焊接式曲轴
1-自由端法兰；2-轴向减振器；3-单位曲柄；4-推力环；5-功率输出端法兰
（2）曲轴的构造
曲轴主要由若干个单位曲柄和自由端、功率输出端，以及平衡 重块等组成。单位曲柄是曲轴的基本组成部分，由主轴颈，曲 柄销和曲柄臂组成。曲柄臂上装有平衡重块用以平衡离心惯性 力。推力环用以传递轴向推力。自由端法兰安装扭振减振器。 输出端法兰用以连接中间轴。 普通圆角：将引起轴颈有效长度的缩短。 车入式圆角：不但可增大过渡圆角半径，而且轴颈的有效工作 长度也不用缩短。
①按说明书规定的预紧力上紧。 ②按工艺要求装配轴承间隙。 ③不得扭伤、碰伤螺纹和螺栓。 ④注意防松。
7．十字头轴承工作条件分析和提高可靠性措施
a)6ESCZ76/160型柴油机的十字头 1-十字头销；2-十字头滑块；3-十字头 端盖板；4-固定块；5-活塞杆螺母；6十字头轴承座；7-十字头轴承盖
b)L-MC/MCE型柴油机十字头 1-连杆小端轴承盖；2-连杆小端轴瓦；3-滑 块；4-导轨；5-耳轴；6-十字头销本体；7调整垫片；8-连杆螺栓；9-连杆小端下瓦； 10-连杆小端轴承座；11-杆身
7．典型曲轴介绍 由若干个曲柄、自由端（首端）和功率输出端（尾端） 三部分组成。 （1）曲柄臂和主轴颈及曲柄销之间的连接处采用车 入式圆角，经冷滚压加工，以提高疲劳强度。 （2）自由端法兰可连接轴向减振器。 （3）推力轴和曲轴为一体，可缩短柴油机长度。 （4）推力环用于传递推力和轴向定位。 （5）飞轮
3）保证良好的润滑和冷却。 ①改变供油路线。 ②提高滑油供油压力。 ③合理开设油槽。十字头销轴承下瓦必须开设纵向油 槽；主轴承下瓦高压区不得开设油槽； ④保证合适的轴承间隙。 4）采用薄壁轴瓦。 5）提高保十字头销颈表面光滑程度。
思考题： 1．连杆有何作用？工作条件如何？ 2．十字头轴承工作条件如何？ 3．提高十字头轴承可靠性的措施有哪些？ 4．预防连杆螺栓断裂的措施有哪些？
（2）二冲程机曲柄的排列 例：某六缸二冲程机的发火顺序为1-5-3-6-2-4 ①满足曲柄的排列原则。 ②若第一缸处于上止点发火时刻，则其它缸处于何位 置？ （3）四冲程机曲柄的排列 例1：某六缸四冲程机的发火顺序为1-5-3-6-2-4 ①满足曲柄的排列原则。 ②若第一缸处于上止点发火时刻，则其它缸处于何位 置？ 例2：某六缸四冲程机的发火顺序为1-5-3-6-2-4，若第 六缸处于下止点排气时刻，则其它缸处于何位置？
（4）连杆螺栓断裂的原因 ①没按照工艺要求装配，预紧力过大或过小。 ②螺纹配合过紧或过松。 ③轴承配合间隙过大产生很大的冲击载荷。 ④材料不符合要求或有缺陷。 ⑤拆装时扭伤螺纹。 连杆螺栓的断裂多发生在四冲程高速机中，主要是往复惯 性力使连杆螺栓产生了很大的交变拉应力引起的。
（5）预防连杆螺栓断裂的措施
（1）由连杆杆身、小端和大端组成，小端与十字头 销相连，大端与曲柄销相连。 （2）轴承座与杆身、轴承座与轴承盖用定位销定位。 （3）小端轴承座上设有薄壁轴瓦以提高抗疲劳强度。 （4）大端轴承座上没有轴瓦，白合金直接浇铸在轴 承座和轴承盖上，这样可提高轴颈直径并有利于散热。 （5）杆身与连杆大端轴承座上有垫片，用于调整压 缩比。 （6）连杆螺栓为柔性螺栓，可提高抗疲劳强度。 （7）螺栓杆身上设有定位环带，可降低拧紧力对螺 栓的弯曲作用。
②应力集中严重：一根曲轴是由若干个彼此间错开一 定角度的曲柄以及功率输出端和自由端构成。每个曲 柄是由主轴颈、曲柄销和曲柄臂组成，曲轴上还钻有 润滑油孔。各种因素使曲轴内部的应力分布极不均匀， 在曲柄臂和轴颈的过渡圆角处及润滑油孔周围将产生 严重的应力集中。其中以曲柄臂与曲柄销的过渡圆角 处最为危险。
3）V型柴油机连杆
（1）并列式连杆： （2）主副连杆：可缩短气缸间距和整机长度，减小柴油机重 量和尺寸，增大曲轴刚性。采用主副式（MAN VV40/54）。主 连杆用螺栓连接到大端，副连杆用2只螺栓与副连杆销相连。 大端轴瓦为薄壁铅青铜，镀有磨合层，轴承盖与轴承体有凹凸 配合，以避免连杆螺栓受到剪切作用。拆检活塞可不拆大端， 副连杆销的连接螺栓底部易裂纹。
4．材料：常用的材料有优质碳钢、合金钢和球墨铸铁。 一般柴油机的曲轴常用优质碳钢制造；为了提高中、 高速 强载柴油机的曲轴疲劳强度和耐磨性能，采用了 合金钢制造。球墨铸铁铸造的曲轴，常在强载程度不 太高的中、高速柴油机中应用。
2、曲轴的或铸造，常用于 中、小型柴油机。由于大型锻造设备的出现，大 型低速柴油机也已有采用整体式曲轴。
四冲程柴油机的发火间隔角=720˚/i； 二冲程柴油机的发火间隔角=360˚/i。
②要避免相邻气缸连续发火，以减轻主轴承的负荷。 ③要使柴油机有良好的平衡性。曲轴合理的排列可使 引起振动的力和力矩减至最小。 ④应考虑发火顺序对曲轴扭转振动的影响。发火顺序 不同，各段轴上扭矩的交变情况也不同，对轴系扭转 振动的影响也不同。要力求减轻扭转振动。 ⑤在脉冲增压式柴油机中，为防止扫、排气相互干扰， 各缸排气管要分组，要求柴油机有相应的发火顺序。
5.分类：按结构分类： （1）直列式——十字头式、筒状活塞式 （2）V型及多列式——并列式、叉骑式、主付式
6．结构分析： 1）十字头式活塞连杆
右图:1-连杆小端轴承 盖；2-小端轴承座； 3-薄壁轴瓦；4、10连杆螺栓；5-杆身； 6-垫片；7-大端轴承 座；8-大端轴承盖； 9-锁紧装置；11-定位 环带；12-固定螺栓； 13-输油槽
6．曲柄的排列
曲轴的曲柄都是以气缸的号数命名的。气缸的排号有 两种方法，一种是由自由端排起，另一种是由动力端 排起。我国和大部分国家都是采用自由端排起。曲柄 的排列是由气缸数、发火间隔角和发火顺序决定的， 而气缸的发火间隔角和发火顺序要考虑以下几点： （1）曲柄的排列原则： ①动力输出要均匀，各缸间的发火间隔角应相等。因 此，各缸间发火间隔角应等于完成一个工作循环所需 要的曲轴转角度数除以气缸数目所得的商。如果有i只 气缸，则单列式柴油机的发火间隔角为：
3．要求： （1）耐疲劳、抗冲击。 （2）具有足够的强度和刚度。 （3）连杆长度应尽量短（降低发动机高度） 、重量轻、 拆装方便。 （4）连杆轴承工作可靠。 4．材料： 十字头：中碳钢35#、40#、45# ，自由锻造，杆身截面 为圆形。 筒形：中碳钢或优质合金钢40Cr 、5CrMo、42CrMo、 18Cr2Ni4WA ，模锻锻造，杆身截面为工字形。
单元二 曲柄连杆机构
一、十字头和导板
1．作用： （1）连接活塞和连杆组件，将气体力和惯性力传给 连杆。 （2）承受侧推力保证活塞在气缸中的直线往复运动。 2．分类： （1）根据导板承受的侧推力可分为： ①正车导板：承受正车膨胀行程或倒车压缩行程的 侧推力。 ②倒车导板：承受倒车膨胀行程或正车压缩行程的 侧推力。
三、曲轴组
曲轴
(crankshaft)
主轴承
推力轴承
飞轮
1．曲轴的作用 （1）通过连杆将活塞的往复运动通过连杆变成回转 运动； （2）将各缸所作的功汇集起来向外输出。 （3）带动保证柴油机正常工作的附属设备。如喷油 泵、进排气阀、起动空气分配器等。 2．曲轴的工作条件 ①受力复杂：受交变的气体力、往复惯性力和离心力， 以及它们所产生的弯矩和扭矩的作用。
（1）十字头轴承的工作特点： ①轴承的比压大。 ②润滑条件很差，难以形成良好的润滑油膜。 ③单向受力。 ④轴向受力不均。 （2）提高十字头轴承可靠性的措施： 1）降低轴承比压： ①限制最高爆发压力②加大轴颈直径。③采用 全支承式轴承。④增大承压面间的贴合面积。
2）使轴承轴向负荷分布均匀。
①采用弹性结构的自整位式轴承，使轴承的轴向负荷 分布均匀； ②采用刚性结构。提高 十字头销与轴承座的刚 性，减少变形，来达到 轴向负荷均匀分布的目 的。一般采用短而粗的 十字头销。 ③采用反变形法拂刮轴承. 图 弹性十字头轴承
③附加应力很大：曲轴在径向力、切向力和扭矩的作 用下会产生扭转振动、横向振动和纵向振动。当曲轴 的自振频率较低时，在柴油机工作转速范围内可能出 现共振，而使振幅大大增加，产生很大的附加应力。 ④轴颈遭受磨损——在润滑不良、机座或船体变形、 轴承间隙不合适、超负荷或经常起停时磨损明显加剧。 3．对曲轴的要求 （1）具有足够的强度和刚度； （2）各轴颈应具有足够的承压面积和较高的耐磨性； （3）具有合理的曲柄排列和发火顺序。 （4）疲劳强度高，工作安全可靠。
②套合式：有半套合式和全套合式两种。目前大 型低速柴油机常用半套合式曲轴。
③焊接式：焊接工艺是近代曲轴制造工艺中一个重要成就。 它不仅消除了大件锻造的困难，而且还能使曲轴的重量较 套合式结构有大幅度降低。此外，焊接式曲轴由于其曲柄 臂底部能与主轴颈外圆接近齐平，因而能使连杆长度得以 缩短，从而使发动机高度大为减低。
4．润滑：铰链机构来的滑油
连杆小端轴承 十字头销 活塞 滑块
曲柄箱
二、连杆
1．作用： （1）将活塞（或十字头）与曲轴连接成曲柄连杆机构 （2）把活塞的往复运动转变为曲轴的回转运动。 （3）将作用在活塞上的气体力、惯性力传递给曲轴。 2．工作条件： （1）承受周期性变化的气体力、惯性力作用：低速二 冲程机连杆始终受压；四冲程机的连杆有时受压有时 受拉。 四冲程机在排气冲程末期、进气冲程初期，连杆受拉 （此时惯性力大于气体力），其余冲程受压。 二冲程低速增压机由于转速低，惯性力小，气体力较 大，其合力始终向下，使连杆受压。 （2）与曲柄销、十字头销（活塞销）产生摩擦和磨损。 （3）承受燃气的冲击作用。
3．结构分析： ①RTA型柴油机十字头导板 导板与机架横隔板由螺栓连接，两者之间有调节垫片 以保证安装中的正常间隙（横向间隙），而纵向间隙 利用位于导板侧面的小导板或导规（调节垫片）进行 调节。 ②L-MC/MCE型柴油机十字头导板 导板与机架横隔板为一体结构，导板不需要调节（间 隙），靠加工精度保证，以提高其刚度。
（2）根据滑块和导板副的形式不同可分为：